基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估

氧化锌避雷器是电力系统的重要组成设备,其老化状态直接关系到对过电压的防护效果,开展氧化锌避雷器的老化状态评估具有重要意义。该文针对氧化锌避雷器内部不均匀老化分布,提出一种基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估方法。首先,通过构建氧化锌避雷器介电响应等效电路,研究了氧化锌避雷器频域介电谱分解方法,根据整支避雷器频域介电谱分解可以得到避雷器内部各区域氧化锌阀片的频域介电曲线;其次,利用Havriliak-Negami方程对氧化锌阀片频域介电谱特征参数进行了提取,基于极限学习机建立了氧化锌阀片老化状态评估模型,提出氧化锌避雷器老化评估方法流程;最后,通过多重雷击模拟实验,制备了不同老化状态的氧化锌阀片与避雷器实物样本,对所提老化评估方法进行了分析与验证。结果表明,整支避雷器频域介电谱分解与测试结果的平均误差小于3%,所提方法能够有效地对避雷器频域介电谱进行分解并获取各区域的频域介电谱;针对整支避雷器,该文所提方法对各区域老化状态的评估准确率为93.3%,能够有效地对避雷器进行老化评估。

用于正弦波频率估计的修正I-Rife算法

对正弦波信号的频率估计是雷达领域常见的问题。当真实频率接近量化频点时,I-Rife算法的频移因子的计算会产生较大误差,为提高频率估计的精度,本文通过分析Rife及I-Rife算法的性能及误差产生的原因,利用频谱细化的方法,提出了一种修正I-Rife算法,即用峰值频点左右各0.5点处的频谱幅值来替代频谱峰值点的幅值和次大值频点处的幅值进行插值计算,对频率偏移值进行更为准确的估计,在计算量与I-Rife算法几乎相同的情况下,有效地提高了频率的估计精度。仿真结果表明,改进后的I-Rife算法整体性能优于I-Rife算法,且估计的均方根误差更接近于克拉美-罗下界。

基于迭代多项式插值的雷达高精度距离估计方法

为解决由于受频谱间干扰影响而导致毫米波雷达对多目标场景下测距精度不足的问题,提出了一种迭代多项式插值的雷达高精度距离参数估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)与单元平均恒虚警率(CA-CFAR)融合算法估计不同距离下的目标数目和相应频谱位置;其次,对所求目标频谱位置的信息进行迭代处理,在每次处理过程中,降低多目标间的频谱干扰;最后,通过多项式插值求得真实频率的估计偏差,从而得到精度高的目标距离估计。仿真与实测结果表明:该方法在多目标场景与信噪比(SNR)小于20dB条件下,与汉明窗(Hamming-Window)算法相比,其距离估计精度提升到0.05m以内。

一种多谱线插值优化处理的频偏估计算法

多进制相移键控(Multi-phase Shift Keying, MPSK)信号在各种数字通信系统中被广泛应用,但当收发两端存在相对运动速度时,引发的多普勒频偏会影响相干解调的准确性。针对这一问题,提出了一种基于传统多次方谱估计的频偏估计算法。该算法采用非数据辅助方法去除调制信息,利用傅里叶系数插值算法得到小数频偏粗估计值,并通过频域内最大谱线以及其左右±0.5处谱线插值优化处理获得小数频偏精估计值。在信号采样点数为512,信噪比大于6 dB的情况下,该算法与传统多次方谱估计算法相比,其归一化频偏估计的均方误差降低了15 dB左右,相干解调误码性能也趋于理论曲线,且具有更高的稳定性和适应性。

强干扰下基于三阶互累积量的FMCW雷达信号DOA估计算法

针对车载调频连续波雷达存在相互干扰的实际情况,本文提出了一种基于三阶互累积量的多目标波达方向超分辨估计方法.该方法利用同步采集的阵列信号并根据回波信号和干扰信号的非相关特性,构造三阶互累积量矩阵,随后根据子空间方法获得二维空间谱,实现距离和方位的联合估计.计算机仿真结果表明,本文所提方法能够在抑制强干扰影响的同时实现3°以内多目标识别,与现有超分辨法和重构法相比,具有更高的角度分辨率和估计精度.

级联式低频触发器信号的抗干扰传输研究

级联式低频触发器运行过程中,受干扰信号带宽和不同干扰源的影响,导致同步信号传输效果较差。为此,提出级联式低频触发器信号的抗干扰传输方法。首先,通过变换观测矩阵分离级联式低频触发器同步控制信号,采用欧式距离度量信号相似度,确定信号次序。接着,检测干扰信号中心频率,并通过自适应频谱估计器估计出各干扰信号中相应的带宽以及干扰源的位置。然后,采用维格纳威利分布(WVD)方法处理瞬时频率,计算最大信噪比的最优权值。最后,通过自适应时变滤波法抑制干扰、补偿系数相乘并剔除干扰,实现级联式低频触发器同步控制信号抗干扰传输。试验结果表明,所提方法噪声干扰滤除效果较好。控制后的信号频率稳定在[-1,+1]之间。级联式低频触发器同步控制信号检测率均高于95%。不同信噪比下的信号正确检测率在90%以上。不同读取距离下的信号传输丢包率低于7%。所提方法具有较好的同步控制信号抗干扰传输性能,受干扰程度较小。

High-Precision Vital Signs Detection Method Based on Spectrum Refinement and Extended DCMA

In this paper,the spectral estimation algorithm is extended to the detection of human vi-tal signs by mm-wave frequency modulated continuous wave(FMCW)radar,and a comprehensive algorithm based on spectrum refinement and the extended differentiate and cross multiply al-gorithm(DCMA)has been proposed.Firstly,the improved DFT algorithm is used to accurately obtain the distance window of human body.Secondly,phase ambiguity in phase extraction is avoided based on extended DCMA algorithm.Then,the spectrum range of refinement is determ-ined according to the peak position of the spectrum,and the respiratory and heartbeat frequency information is obtained by using chirp z-transform(CZT)algorithm to perform local spectrum re-finement.For verification,this paper has simulated the radar echo signal modulated by the simu-lated cardiopulmonary signal according to the proposed algorithm.By recovering the simulated car-diopulmonary signal,the high-precision respiratory and heartbeat frequency have been obtained.The results show that the proposed algorithm can effectively restore human breathing and heart-beat signals,and the relative error of frequency estimation is basically kept below 1.5%.

一种短时猝发GMSK扩频多普勒估计算法研究

多普勒估计是猝发传输背景下的GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,高斯最小频移键控)扩频通信系统接收端同步过程中的关键一环。针对短时猝发GMSK扩频通信系统信息传输时间极短的特点,搭建了系统接收端同步段结构,并以此为基础设计了适应该短时猝发同步段结构的多普勒估计算法,建立了短时猝发多普勒估计算法模型,推导该算法公式的同时对算法模型进行了理论分析,详细阐述了该算法进行多普勒估计的实现过程,并对该算法进行仿真实验。实验结果表明,该算法在信噪比为1 dB时,多普勒估计准确度可达到97.2%,信噪比≥3 dB时,准确度均能在99%及以上,该结果验证了该算法应用在猝发传输背景下的GMSK扩频通信系统中的有效性、可行性,同时也表明当通信系统处于弱信号的条件下时,该多普勒估计算法性能依然能达到一个较为优异的准确度值。

基于EMD-AR谱频带能量特征的故障特征提取方法研究

通过将经验模态分解(EMD)和AR功率谱参数估计模型相结合,提出一种基于EMD-AR谱估计提取频带能量特征的方法。对振动信号进行经验模态分解,并将分解后能量占比较大的前几组固有模态函数分别进行AR谱估计得到EMD-AR谱曲线;按照频带对EMD-AR谱曲线分段并分别对每一段的能量进行求和,归一化后作为特征值。搭建齿轮箱故障试验平台,采集振动信号进行EMD-AR谱频带能量特征提取,并将所得特征值输入到SVM中进行训练和诊断。结果表明:该特征提取方法结合SVM所得到的故障诊断模型具有较高的识别准确率,能够有效、准确地进行诊断识别。

基于调制谱超分辨重构的微多普勒参数估计

调制谱间隔是气动目标识别的重要特征,在雷达波形资源受限的情况下存在估计精度差且噪声鲁棒性弱的问题。针对此问题,利用稀疏迭代协方差谱估计方法进行调制谱超分辨,根据调制谱谱线等间隔的原理提出用基频组功率累积占比表征基频谱,进而实现基频的超分辨估计。基于甚高频波段雷达的仿真和实测数据分析证明了该方法抗噪能力强,且在相参积累时间大于1.5倍微动周期、调制谱折叠、重频参差等场景下均可有效提高调制谱间隔参数估计准确率。

基于BiEWT算法和谱估计的非接触式心率测量研究

传统非接触式心率测量采用快速傅里叶变换和峰值检测方法,存在易受环境噪声影响、测量结果波动较大、精度较低的问题。因此,提出一种二重经验小波变换(Binary Empirical Wavelet Trans⁃form,BiEWT)和功率谱估计(Power Spectrum Estimation,PSE)相结合的非接触毫米波雷达心率测量方法。BiEWT算法融合了自适应分解方法和引入先验知识的经验小波分解方法的优势。通过R-EWT提取去除与噪声相关的多尺度分析(Multiresolution Analysis,MRA)分量,并引入心率频率先验知识进行频点筛选。通过F-EWT进一步抑制残留噪声,重构出心跳信号。利用功率谱估计方法,计算被测人的心率。实验结果表明,该方法比单次高模数的EWT算法,注意力更集中于心率频率区间。比FFT+PD算法MAPE平均下降了1.74%,比WNR+PSE算法MAPE平均下降了1.18%。

基于窄带处理的多线谱中心频率提取方法

针对水下运动平台辐射噪声存在多根线谱时,现有中心频率提取方法计算量较大的问题,提出一种基于窄带处理的多线谱中心频率提取方法。在水下目标辐射噪声特性分析的基础上,根据能量判据得到信号线谱所在频段,进而利用小波阈值降噪处理原始信号,结合线谱特征特性,在降噪后信号频域上分别寻得存在线谱的各个频段,将包含线谱的频段视为窄带内的正弦波信号,采用正弦波信号频率估计方法,分别提取出线谱的中心频率。实验结果表明,该方法可以准确获得全部线谱的中心频率,提取值与实际值的最大偏差不超过0.4 Hz。相比传统方法,该方法计算量较小,为多根线谱的中心频率估计问题提供了一种便捷的解决方案,具有一定的工程应用价值。

绝缘子安全区泄漏电流频谱特征提取及污秽状态预测

针对现有染污绝缘子在线检测系统基于泄漏电流时域特征预测绝缘子污秽状态,而忽略了泄漏电流频域成分中含有丰富信息量的问题,提出了利用快速傅里叶变换(FFT)与功率谱估计相结合的分析方法,提取出泄漏电流的2个频谱特征量:3次谐波与基波幅值比κ和功率谱中高频能量与总能量之比α,作为污秽状态预测参量。该文主要研究运行电压下安全区(<20mA)内,分别改变湿度和污秽度情况下,泄漏电流的频谱特征,泄漏电流受湿度以及污秽变化的频谱特征,目的是将绝缘子污秽状态预测提前到安全区来。现有的试验结果表明,利用频谱特征量κ和α的变化规律,能有效预测绝缘子表面的湿度和污秽度状况。

实时准确正弦波频率估计综合算法

为了对正弦波信号频率进行快速、准确估计,以便同时满足实时性和精度的要求,文中补充Rife算法采用了最大谱线及其两边相邻谱线的一种细化估计,在相同的条件下,改善了Rife算法的信噪比要求,提高了在频率真值接近离散频率值时的估计精度,但在频率真值偏离离散频率值时的估计误差较大;进一步提出的综合算法是在最大谱线检测的基础上,对其两边谱线进行提高一倍分辨的频谱细化,根据两边细化分析的谱线比值T决定采用修正Rife算法进行频率估计(T>1 5)或细化补充Rife算法进行频率估计(T<1 5).文中对多种算法进行了500次统计模拟,结果表明,综合算法不仅具有良好的估计精度,而且具有良好的频域稳定性.

离散频谱能量重心法频率校正精度分析及改进

研究噪声对离散频谱能量重心法的频率校正精度的影响,推导了在高斯白噪声背景下用能量重心法对加对称窗的离散频谱进行校正的频率误差理论公式,分析找错和找对最大值谱线情况下的理论误差和某些情况下校正误差较大的原因,为了提高能量重心校正法的频率校正精度,提出用谱线间相位差为阈值作为选择用3条或4条谱线进行校正依据的改进措施。通过对加Hanning窗的离散频谱进行计算机仿真计算,结果表明在大噪声背景下改进的能量重心校正法有很高的频率校正精度,与理论推导十分吻合,验证了理论推导的正确性,表明改进后的能量重心法具有更高的抗噪性能,扩大了能量重心校正法的工程应用范围。

基于Morlet小波的高分辨率信号频谱估计

提出了基于 Morlet小波的一种新的高分辨率信号频谱估计方法 .理论和仿真结果都证明 ,在短数据信号情况下 ,这种谱估计方法其频率分辨率和估计精度都要高于 FF T方法 .文中讨论了基于 Morlet小波的谱估计算法 。

一种实时精确的正弦波频率估计算法

针对Rife算法在被估计频率接近量化频率时的估计精度较差的特点,结合频谱细化技术构造了补充Rife算法。考虑到Rife算法和补充Rife算法性能互补的优点,提出了一种综合算法。仿真结果表明,在低信噪比(SNR)下,该综合算法不仅具有较高的估计精度,而且在整个频段上性能稳定。同时该综合算法只需一次FFT及两点DFT计算,计算量小,易于硬件实现。

额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制（PWM）整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性，对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析．采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式；基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式，进而对串联、并联谐振进行了分析．在此基础上，对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析．结果表明：谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关，尤其是谐波电流的变化更大；特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振，且谐振位置随机车位置变化；谐波电流含量很小，主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带．

基于Gabor谱方法的跳频信号时频分析

为研究跳频信号随时间跳变的频谱特征,利用Gabor谱能量集中、时频分辨率高、交叉项干扰小的特点,对跳频信号进行时频分析,与其他常用时频分析方法比较得到了更精确的时变谱特征描述。通过对仿真结果的比较分析,证明了该方法对跳频信号分析的有效性,其方法也适用于其他非平稳信号的分析。

一种实正弦信号的短时频率估计新方法

针对单频实正弦信号,分析了负频率成分对其频谱分析的影响。提出了一种实正弦信号的短时频率估计新方法。此方法基于把实信号转换为复解析信号的思想,把采样信号与它的90°相移组合成为一个单频复解析信号,然后对此复解析信号再做进一步的频谱分析,从而达到通过消除负频率影响来提高频率估计精度的目的。仿真结果验证了该方法的有效性。